凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2025年1月24日
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标题: 塑料晶体中巨大压卡效应的分子起源
标题: Molecular origins of colossal barocaloric effects in plastic crystals
摘要: 近年来,取向无序晶体或塑性晶体由于其温度诱导的分子有序-无序相变相关的显著潜热和熵变,已改变了固态冷却领域,这种相变在外部场刺激下可以产生巨大的卡诺效应。 然而,这些巨大卡诺效应的分子机制仍不明确,且缺乏增强卡诺塑性晶体性能的一般原则。 以往的研究主要集中在分子旋转上,忽视了其他可能至关重要的因素,如晶格振动和分子构型。 在本研究中,我们采用经典分子动力学(MD)模拟来复制和阐明在典型塑性晶体新戊二醇(NPG)中实验观察到的巨大压卡(BC)效应——由静水压力驱动的效应——的微观起源。 我们的MD模拟表明,在NPG中,由晶格振动和分子构型产生的联合BC响应和相变熵变几乎等于分子重取向产生的,分别贡献了45%和55%。 这些发现表明,除了直接影响分子旋转动力学的氢键外,晶格振动和分子结构特征往往被忽视,必须纳入先进卡诺塑性晶体的合理设计和建模中。 这些见解不仅具有重要的基础兴趣,而且对推动下一代固态制冷技术的发展至关重要。
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